随着科学技术的迅猛发展，工业制造领域对电机转速、控制精度的要求越来越高，研发高质量的高速、超高速传动系统成为迫切需要解决的问题。无轴承电机集传统电机旋转与磁轴承悬浮功能于一体，以同时产生驱动负载的电磁转矩和支承转子的悬浮力为目标，打破了传统电机仅为了产生电磁转矩而必须保持气隙磁场平衡的思路，开辟了高速电机研究领域的新方向，在高速数控机床、高压密封泵、特种机器人、高速飞轮储能等领域具有广泛的应用前景。无轴承异步电机将磁悬浮技术与传统异步电机相结合，不仅具有无轴承电机无摩擦、无磨损、轴向空间利用率高、转子临界转速高等优点，同时具有传统异步电机结构简单、坚固可靠、气隙均匀、成本低、齿槽脉动转矩低、弱磁范围宽等优点，成为目前无轴承电机领域的研究热点之一。　　本文在主持完成国家自然科学基金项目“数控机床高速磁悬浮电主轴自适应逆解耦控制及数字化技术(61174055)”等多项课题的基础上，对无轴承异步电机的机械结构、运行机理、电磁分析、运行控制、数字系统等方面开展研究，设计了五自由度无轴承异步电机系统，优化设计了主要的结构与电磁参数；基于机械/电气坐标变换，建立了无轴承异步电动机的数学建模；提出了无轴承异步电机的自适应逆控制方法，实现了电机转子的高精度稳定悬浮；基于数字信号处理器 TMS320F2812，设计了无轴承异步电机数字化控制系统，并开展了相关的仿真与实验研究。主要内容如下：　　(1)分析了五自由度无轴承异步电机的结构与机理，构建了动力学模型。分析了二自由度无轴承异步电机和三自由度混合磁轴承的结构与机理，研究设计三自由度混合磁轴承和二自由度无轴承异步电机复合结构的五自由度无轴承异步电机；提出无轴承异步电机的“磁场等效虚拟绕组电流”和“机械/电气坐标系变换”方法，分别建立电机绕组电流与混合磁轴承绕组电流产生电磁力的模型，构建无轴承异步电机转子悬浮与旋转的动力学数学模型；　　(2)设计了五自由度无轴承异步电机的主要结构与电磁参数，研制了实验样机。在保证无轴承异步电机最小转矩脉动和悬浮力脉动的前提下，以最大悬浮力和最大输出转矩为优化目标，提出将传统电机设计方法和有限元设计相结合的无轴承异步电机参数优化方法；针对无轴承异步电机悬浮绕组的特殊性，分析了电机各参数　　对电机悬浮力及转矩的影响，研究了转矩绕组电流和悬浮绕组电流产生悬浮力的耦合关系；设计了五自由度无轴承异步电机样机，开展了初步的实验验证研究，验证了设计方法的合理性。　　(3)提出了五自由度无轴承异步电机的自适应逆控制方法，开展了相关的仿真研究。针对传统矢量控制、解析逆控制等方法鲁棒性能弱、自适应能力差等缺点，采用非线性自适应滤波器分别对混合磁轴承和电机进行建模与逆建模，将由逆模型构造的自适应逆控制器串接于系统之前实现自适应逆控制系统，并采用变步长最小均方算法在线调节其权值系数；仿真结果表明，自适应逆控制可以解决五自由度无轴承异步电机建模精度差、参数耦合强等问题，具有控制精度高、鲁棒性强等优点；　　(4)设计了基于TMS320F2812的数字控制系统，开展了相关的实验研究。基于数字信号处理器TMS320F2812，分析参数检测、控制、诊断等功能的分解、规划与实现方法，研究功能模块在数字信号处理器中的实现方法与技术，设计五自由度无轴承异步电机的数字化控制系统；根据控制系统的性能要求，设计主要的硬件与软件结构，给出控制系统的主要参数。静态、动态、抗干扰等实验结果表明，数字控制系统可以实现五自由度无轴承异步电机的稳定悬浮与旋转，具有良好的动静态性能。　　最后，给出了论文的总结与展望。